王春燕

(太原普可佳工程設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030002)

1 概況

本項(xiàng)目是位于太原地區(qū)汾河西岸的某小區(qū)，距離汾河1 km左右，項(xiàng)目包括33 層住宅及主樓間地下車庫(kù)局部有地上2 層商鋪;地下水主要由汾河及大氣降水補(bǔ)充;勘查期間(枯水期)靜止水位埋深-0.8 m～3.5 m 水位變幅1 m。地下車庫(kù)剖面圖如圖1所示。基底以下土質(zhì)情況:①層粉質(zhì)粘土，層厚約5.8 m，可塑～軟塑，中等壓縮性;②層粉土，層厚約6.46 m，稍密～中密，中等壓縮性;③層中細(xì)砂，層厚約6.46 m，稍密～中密;④層中細(xì)砂，層厚約7.15 m，中密～密實(shí)。

圖1 地下車庫(kù)剖面圖

基底各土層均有透水性。

2 抗浮概念及幾個(gè)問(wèn)題的討論

1)抗浮設(shè)計(jì)水位:根據(jù)該場(chǎng)地勘察報(bào)告并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，該場(chǎng)地地下水抗浮設(shè)計(jì)水位取至天然地面。2)抗浮設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性驗(yàn)算包括兩部分:整體穩(wěn)定性驗(yàn)算和局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。a.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算:即規(guī)范公式所規(guī)定的計(jì)算。地下車庫(kù)作為一個(gè)整體，當(dāng)其自重及其上恒載值總和大于建筑物所受浮力的1.05 倍時(shí)，該建筑滿足其整體穩(wěn)定性驗(yàn)算;b.局部穩(wěn)定性驗(yàn)算:即底板及外墻的配筋計(jì)算。在浮力的作用下，地下室的受力會(huì)發(fā)生很大變化。當(dāng)結(jié)構(gòu)跨度較大時(shí)，有時(shí)甚至?xí)蔀閼冶劢Y(jié)構(gòu)，因此，局部的抗浮設(shè)計(jì)不容忽略。3)當(dāng)基底為不透水層的地基且深基坑支護(hù)采取了有效止水措施時(shí)，建筑與周圍的水分離，此時(shí)可忽略水的浮力。但現(xiàn)實(shí)中此種情況較少，該工程也不考慮此種情況。4)該工程只有一層地下室，建筑面積較大，導(dǎo)致地下室在水浮力的作用下無(wú)法用自身的重量來(lái)平衡，如不采取抗浮措施，將導(dǎo)致地下室整體上浮或局部產(chǎn)生破壞。

3 工程實(shí)例

由工程剖面圖及GB 50007—2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范5.4.3 條:

整體抗浮計(jì)算:

抗浮設(shè)計(jì)水頭高度:7.25 m。底板厚0.5 m，上做0.1 m 厚建筑面層。

頂板為0.25 m 厚鋼筋混凝土樓板，上覆1.3 m 厚素土。

單位面積水浮力作用值Nwk:

單位面積抗力Gk(建筑物自重及壓重之和):

62.4 ＜76.125 即Gk＜1.05Nwk。

由此可知，整體抗浮穩(wěn)定性不滿足設(shè)計(jì)要求，需采取措施。

局部抗浮計(jì)算:

抗浮設(shè)計(jì)水頭高度:7.25 m。

底板厚0.5 m，上做0.5 m 厚鋼渣混凝土，0.1 m 厚建筑面層。

單位面積水浮力作用值Nwk:

單位面積抗力Gk:

由此可知，局部抗浮不滿足設(shè)計(jì)要求，需計(jì)算配筋。

4 解決方案

當(dāng)整體抗浮穩(wěn)定性不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，有以下幾種解決方案:

圖2 壓重改造示意圖

1)抗浮樁:該方法主要利用抗浮樁側(cè)面與土體的摩擦來(lái)抵消水對(duì)建筑物產(chǎn)生的浮力。樁體承受拉力，樁體受力大小隨著地下水位的變化而變化。但因其造價(jià)較高及施工周期較長(zhǎng)，本工程不予考慮。2)排水法:此方法是抗浮設(shè)計(jì)的另一思路，不采取常規(guī)的硬抗道理，而是采用放的方法來(lái)達(dá)到抗浮目的。具體的做法是采用在建筑物周圍設(shè)置降水井，需長(zhǎng)期排水并觀測(cè)水位，在施工以及具體操作中均有難度，本工程排除此方案。3)壓重法:這種方法簡(jiǎn)單有效，主要通過(guò)增加自身的重量來(lái)抵御水浮力。自重的增加包括增加頂板及底板厚度，增大配筋量，在頂板及底板堆設(shè)覆土或低標(biāo)號(hào)混凝土等等，從而達(dá)到抗浮的最終目的。經(jīng)對(duì)比工程造價(jià)及施工周期，該方法適用于本工程。根據(jù)實(shí)際情況增加壓重覆土厚度，增加壓重最有效的方法是在不增加底板埋深的基礎(chǔ)上頂板覆土，但覆土厚度無(wú)限制增加會(huì)引起頂板配筋量加大。綜合考慮，采用底板壓重，將原設(shè)計(jì)下柱墩改為上柱墩，其上覆500 mm 厚鋼渣混凝土，見(jiàn)圖2。Gk(建筑物自重及壓重之和):Gk=62.4 +30×0.5=77.4 kN/m2。Gk＞1.05Nwk。整體抗浮滿足要求。局部抗浮計(jì)算由計(jì)算機(jī)程序完成，最終底板配筋面積采用每平方米1 005 m2，滿足局部抗浮要求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文引用工程實(shí)例，綜合分析對(duì)比各種抗浮措施，最終選用底板壓重這種較為經(jīng)濟(jì)合理的方法，解決了汾河沿岸抗浮水位較高時(shí)純地下車庫(kù)整體抗浮穩(wěn)定性問(wèn)題。

伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市用地日趨緊張，合理利用地下空間已成為一種趨勢(shì)。在針對(duì)地下建筑的抗浮設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)針對(duì)各個(gè)地區(qū)及各個(gè)工程不同情況進(jìn)行分析對(duì)比，最終達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

［1］GB 50009—2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］.

［2］GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］徐 建.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見(jiàn)及疑難問(wèn)題解析［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.